自养反硝化技术-未来脱氮的更优选择(四)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2020-09-07 10:03

1.1.2.4以NH4+为电子供体的自养反硝化(Anammox)

厌氧氨氧化菌种在厌氧条件下,以亚硝酸盐为氧化剂,把氨氮氧化为氮气和硝酸盐,反应方程式如下:

NH4++1.31NO2+0.0425CO2→1.045N2+0.22NO3+1.87H2O+0.09OH+0.0425CH2O   (1-12)

厌氧氨氧化菌种是Anammox工艺的基石,其生长能力和代谢能力是Anammox工艺的灵魂,其代谢活性高,对基质亲和力强,但是其生长慢(倍增时间11d),细胞产率低(0.11g/g,VSS/NH4+_N),其启动时间长(需要积累反应器需要菌种数量),和运行不稳定(细胞流失大于生长)的缺点,根据上述公式,硝态氮产量约为氨氮的22%,意味着Anammox工艺出水需要补充处理。

1.2国内外现状、水平和发展趋势

1.2.1氢自养反硝化(氢为电子供体)

氢自养反硝化是指一些无机营养型细菌利用氢气作为能源,以HCO3或CO32-作碳源合成自身细胞,同时将硝酸盐还原为氮气的过程。氢气原料具有洁净无残留、利用率高、成本低廉、无需后续生物稳定性处理等优点,在近年来越来越多地受到研究者的关注。

由于氢气在水体中溶解度很小,如何使氢气能够在水中达到较好的传质和利用效果是制约该技术发展的关键。一般情况下,有以下几种方式将氢气通入水体供自养反硝化菌利用:(1)直接曝气;(2)通过电极电解产氢的方式将氢气溶入污染水体;(3)氢气在有压条件下通过无泡透气膜扩散进入水中或直接被膜外生物膜利用。

1.2.1.1直接曝气供氢技术

氢自养反硝化技术最早采用的是直接曝气供氢技术。Dries等采用一种双反应柱的循环体系,第一反应柱内装填有自养菌附着生长的聚亚胺酯材料,先向第一反应柱曝入氢气将硝酸盐还原,再在第二反应柱里将过量的氢气去除,残留的亚硝酸盐被氧化成硝酸盐,20℃时反硝化速率可达0.5kg/(m3·d)。Chang等将氢自养反硝化菌Alcaligenes eutrophus采用聚丙烯酰胺固定化处理成球状菌团,放入流化床内,从流化床底部曝入氢气,使固定化的菌团处于流化状态,菌团中的氢自养微生物利用溶解于水中的氢气进行自养反硝化,硝酸盐的去除效率(以氮计)达0.6~0.7kg/(m3·d)。但这种方法的缺陷在于氢气的利用效率不高,散溢到空气中的氢气有达到爆炸极限的风险。